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1、第九章 換熱器,第一節(jié) 換熱器的分類,第一節(jié) 換熱器的分類,前述,一、定義:換熱器是進行熱量傳遞的設(shè)備。,1、如:開水鍋爐、水杯、冰箱、空調(diào)等。,2、是許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的通用工藝設(shè)備。通常,在化工廠的建設(shè)中,換熱器約占總投資的10 20 。 3、按工藝用途不同可分為:加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器、冷凝器、再沸器、廢熱鍋爐等。,3、按工藝用途不同換熱器可分為:,冷卻器,冷凝器,蒸發(fā)器(發(fā)生相變),加熱器(一般不發(fā)生相變),再沸器,廢熱鍋爐,4、按傳熱方式不同換熱器可分為:,按傳熱方式或工作原理分類,(1)混合式換熱器(直接接觸式換熱器),傳熱效果好,但不能用于發(fā)生反應(yīng)或有影響的流體之間,直接接觸式
2、換熱器,(2)蓄熱式換熱器,溫度較高的場合,但有交叉污染,溫度波動大,蓄熱式換熱器,換熱分兩個階段進行。第一階段,熱氣體通過火格子,將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段,冷氣體通過火格子,接受火格子所儲蓄的熱量而被加熱。這兩個階段交替進行。,又稱表面式換熱器 利用間壁(固體壁面)進行熱交換。 冷熱兩種流體隔開,互不接觸,熱量 由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。,,,應(yīng)用最為廣泛,形式多種多樣, 如管殼式換熱器、板式換熱器等,第二節(jié) 列管式換熱器,,列管式換熱器,下面我們來看一看列管式換熱器的基本結(jié)構(gòu),列管式換熱器的組成:,固定管板式換熱器,,,浮頭式換熱器,U形管式換熱器,填料函式換熱器,,,一、
3、列管式換熱器的類型,根據(jù)結(jié)構(gòu)特點的不同可分為:,(一)固定管板式換熱器,固定管板式換熱器,固定管板式換熱器的管子、管板和殼體剛性地連在一起。,注:管程:管內(nèi)流體所經(jīng)過的路程或空間稱為管程。 殼程:從管外(殼體內(nèi))流過的流體所經(jīng)過的路程或空間稱為殼程。,溫差應(yīng)力,一、管壁與殼壁溫度差引起的溫差應(yīng)力,,1、溫差應(yīng)力產(chǎn)生的原因,,殼體與管子的膨脹與壓縮,當操作時(圖b),殼體和管子的溫度都升高,若管壁溫度高于殼壁溫度,則管子自由伸長量和殼體自由伸長量不同,由于管子與殼體是剛性連接,所以管子和殼體的實際伸長量必須相等,見圖c,因此就出現(xiàn)殼體被拉伸,產(chǎn)生拉應(yīng)力;管子被壓縮,產(chǎn)生壓應(yīng)力。此拉、壓應(yīng)力就
4、是溫差應(yīng)力。,3、溫差應(yīng)力的補償,減少殼體與管束間的溫度差,裝設(shè)撓性構(gòu)件,將傳熱膜系數(shù)大的流體通入管間空間,用得最多的是在固定管板式換熱器的殼體上裝設(shè)波形膨脹節(jié),裝有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器只能在管壁與殼壁溫差低于6070及課程流體壓力不高的情況下使用。,使殼體和管束自由熱膨脹,換熱器的管束有一端能自由伸縮,這樣殼體和管束的熱脹冷縮便互不牽制,可自由地進行。所以這種結(jié)構(gòu)完全消除了熱應(yīng)力。,優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力,造價低, 管程清洗方便,管子損壞時易于堵管或更換。,缺點:不易清洗殼程,殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。,為減少熱應(yīng)力,通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件(如膨脹節(jié)
5、、撓性管板等),來吸收熱膨脹差。,帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器,適用場合:適用于殼程介質(zhì)清潔,不易結(jié)垢,管程需清洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場合。,(二)浮頭式換熱器,優(yōu)點: 管內(nèi)和管間清洗方便,不會產(chǎn)生熱應(yīng)力。,缺點: 結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)備笨重,造價高,浮頭端小蓋在 操作中無法檢查,密封要求嚴格,泄漏量不大 時不易察覺。,適用場合:殼體和管束之間壁溫相差較大,或介質(zhì)易 結(jié)垢的場合。,浮頭式換熱器,,,(二)浮頭式換熱器,浮頭式換熱器,浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定連接,另一端則不與殼體連接,用一較小的端蓋或管箱單獨密封,稱為浮頭。,(三)填料函式換熱器,填料函式
6、密封,填料函式換熱器,,填料函式換熱器是將浮頭式換熱器的浮頭移到殼體外邊,浮頭與殼體之間采用填料函進行密封。,(三)填料函式換熱器,優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,加工制造方便,造價低,管內(nèi)和管間清洗方便。,缺點:填料處易泄漏。,適用場合: 4MPa 以下,且不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及 貴重介質(zhì),使用溫度受填料的物性限制。,填料函式密封,填料函式換熱器,,(四)U形管式換熱器,U型管式換熱器,優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,承受能力強,不會產(chǎn)生熱應(yīng)力。,缺點:布管少,管板利用率低,管內(nèi)清潔困難,管子壞時不易更換。,適用場合:特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓場合。,,U形管式換熱器,,U形管式換熱器,,課堂提問,說出換熱器類型,固定管板式換熱器,浮頭式換熱器,U形管式換熱器,填料函式換熱器,小結(jié),1、換熱器的分類,按傳熱方式不同分為 1)混合式換熱器 2)蓄熱式換熱器 3)間壁式換熱器 2、列管式換熱器的類型,作業(yè)布置,1、換熱器按工藝用途分為哪幾類? 2、什么是管程?什么是殼程? 3、列管式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點的不同分為哪幾種類型?,謝謝?。?